Данные Gaia показали, как меняется доля кратных звезд среди легких карликов

Многие звезды входят в гравитационно связанные пары или кратные системы. Доля таких объектов — важная характеристика звездного населения, которая напрямую связана с процессами формирования и эволюции светил. Новое исследование, основанное на данных космического телескопа Gaia, позволило уточнить эту зависимость для самых распространенных и легких звезд галактики — красных карликов.

Ученые использовали данные третьего релиза каталога Gaia DR3. Сложность изучения кратных систем заключается в том, что разные орбитальные периоды проявляются по-разному. Короткие периоды видны по колебаниям лучевых скоростей, длинные — по прямому изображению компаньона, а средние — по астрометрическим возмущениям движения звезды. Gaia дает возможность проследить за изменениями положения звезд с огромной точностью, поэтому ее данные идеально подходят для поиска систем с периодами от десятков до тысяч дней.

В работе, опубликованной на сервере препринтов arXiv, астрономы применили forward-моделирование — метод, при котором гипотетические модели звездного населения сравниваются с реальными данными. Для этого использовался эмулятор Gaiamock, который воспроизводит ожидаемые сигналы от кратных систем в данных Gaia. Такой подход позволил задействовать не только редкие случаи с полностью решенными орбитами, но и более грубые астрометрические индикаторы, такие как ускорение, рывок или параметр качества одиночной звезды RUWE. Это значительно расширило охват орбитальных периодов.

Выборка включала 366 027 первичных звезд массой от 0,2 до 0,75 массы Солнца, расположенных на расстоянии от 50 до 200 парсек от Земли. Это намного больше M-карликов, чем в любом предыдущем исследовании кратности. Оказалось, что доля кратных систем остается примерно постоянной, около 45%, в диапазоне масс от солнечной до 0,4 массы Солнца. Однако для самых легких звезд, массой около 0,2 массы Солнца, эта доля резко падает до примерно 15%.

Такой результат противоречит традиционной картине, согласно которой частота кратных систем монотонно растет с увеличением массы звезды. Исследование показывает, что верхняя часть популяции M-карликов ведет себя так же, как солнечные звезды, и лишь у самых легких красных карликов происходит резкий обрыв.

Уточнение зависимости доли кратных систем от массы крайне важно для понимания того, как образуются звезды разных масс, а также для интерпретации наблюдений экзопланет и гравитационно-волновых событий, где масса и эволюция звезд играют ключевую роль. Полученные данные также помогают калибровать модели звездообразования в нашей галактике.